谐波治理措施在建筑电气设计中的应用价值

■陆 伟 ■香港华艺设计顾问(深圳)有限公司南京分公司，江苏 南京 210037

1 谐波问题的来源

谐波问题的出现主要来源于两方面，一方面是电脑的系统、电视机、开关电源等导致配电系统电流电压发生畸变，产生大量非线性负荷形成的谐波源。另一方面是电网本身具有一定的谐波含量，配电变压器也产生谐波，配电系统从公用系统接受电力，从而接收到带有谐波的电力。

2 谐波的危害

2.1 谐波的一般危害

元件在公共电网的供电下，会产生附加的谐波，使用时效率会大大下降，电力供给与输出电力的效率也会有所下降。谐波超过一定范围时，电流集中时，就会造成电路温度升高，若不及时处理，则会因为温度太高，引起大火。不仅造成使用效率低下，还威胁人身安全。

电气设备保持正常状态的运行过程中，谐波也会对其造成影响，会使机器运行后出现震动的现象，从而产生噪音，会影响附近居民和工作人员，也会使电缆使用寿命缩短，电容器过早的发生损坏和老化，变压器也会产生局部温度过高的现象，也会增加运行过程中的额外损耗，增加成本，造成额外损耗。

谐波会使国家公共电网发生问题，串联谐振和并联谐振都会使谐波的影响增大，加强了以上所述的危害，增大了成本，效率也收到一定的影响。

通信系统也会受到谐波的影响，会对通信引起干扰，影响正常通信，使得使用者正常接受消息时遭到干扰，通话过程中的质量下降，存在细微的干扰声，严重时会致使重要的信息在通信过程中丢失，对正常工作造成部分干扰，引发了不必要的麻烦，影响人们的正常工作和生活。

2.2 谐波对于建筑电气产生的危害

电路畸形会使电弧温度过高，易引发自燃现象。电弧电流大，恢复迅速，会导致应该产生跳闸现象时没有跳闸，从而造成火灾，造成不必要的损失

谐波会造成电脑死机，其会在接触电脑时产生电压降，从而造成此结果。高次谐波会在中性线上汇合，不断增加，而在金属结构上，中性线可任意流动，不受控制，导致电脑使用出现问题，不断闪烁，影响工作效率，并对人体造成不适。过量的谐波会引起会对测试设备也造成重大干扰，从而造成死机的后果，部分资料未经保存就会引发重大损失。

智能建筑系统复杂，设备多为微电子装备，电缆杂乱且密集，自我防护能力差，大量谐波产生会造成通话质量都受到严重干扰。低电压信号不断增强，会提升比特错误的数量，致使使用出现问题，严重时会造成整个网络的瘫痪。严重影响了工作效率，并对工作进度造成困扰。

感应电动机在此过程中也会受到一定影响，谐波会增多其额外损耗。会在运行过程中出现裂纹和磨损等损耗。在运行过程中也因热量过高造成了高温情况下的损耗，从而导致设备老化加快，使用寿命降低，生产成本增多。

电容器也会在原有的基础上增大功率损耗，会导致运行中的绝缘质增加损耗，加快其老化速度。谐波引发串联和并联谐振时，会是电容器压力过大，发生超载现象，从而影响使用。使用过程中会发生电压不稳，压力过大，而导致无法使用。

3 谐波治理的主要措施

3.1 采用无源滤波器对谐波问题进行治理

无源滤波器是采用串联方式以此互相连接的电容器。该方法是一种传统的方法从而对谐波进行遏制。无源滤波器电路比其他电网中的电低许多。但该方法存在也弊端，易造成过载，从而引发自燃与火灾，并且，此时无源滤波器此时也不起作用，配件不断进一步老化，会使无源滤波器的效率有所下降，达不到原来该有的效果。最值得注意的是，无源滤波器仅能对一种滤波成分进行修改。对不同的频率，需要用到不同的滤波器。且无源滤波器进行滤波只能进行三次。

3.2 采用有源滤波器对谐波问题进行治理

有源滤波器是一个并联装置并且反应迅速的谐波电流源。对于非负荷的谐波电源进行自行检查。控制指令从DSP 中产生，IGBT 受DSP控制，其中IGBT 为高速开关器件。输出电抗器使得输出的谐波电流平稳、缓和，电流与输出的谐波大小相等。使得基波电流向负荷提供，从而达到对谐波进补偿的作用。

根据配电系统各有差异，并且对于电力的符合的能力参差不齐，需具体问题具体分析，在不同地区设计不同所需的方案要求。为使其达到最好效果，应将有源滤波器安装在距离谐波源距离近的地方，效果的好坏随着距离谐波源的远近来决定，越近则效果越好。通过此种办法最有利于减小电流畸形和谐波电压产生畸形的现象。非线性符合的负载场合时，应对二级配电进行补偿，并且应对不同情况应有不同解决方案。有源滤波器的位置较为灵活，可根据需求进行调整，从而达到最好效果，实现最高效率。

3.3 采用混合型滤波器对谐波问题进行治理

混合型滤波器可以使之前介绍的有源滤波器和无缘滤波器混合进行使用，从而达到最高效率。单调谐滤波器的3、5、7、9 次的单数次数与高通滤波器的支路相结合组成无源滤波器。直流电容和滤波电感构成有源滤波器。直流电容提供稳定的直流电压，供有源滤波器使用。滤波器会从中对于开关频率进行调整。有源无源进行串联。有源滤波器使用不能直接直接使谐波电流消失，并且只能产生的谐波电压，补偿电压中只能产生这一种。从而致使功率的容量减小。功率容量小提升了其良好的经济实用性，从而增强了其效率，并降低了系统的成本。

3.4 采用谐波保护器对谐波问题进行治理

治理谐波问题的成本最低是采用此行方法进行治理。谐波保护器从谐波对电路的各种危害着手进行解决。该措施的本质是磁场可对此波能量进行吸收从而增强其使用寿命，加强效率，降低成本。谐波保护器可吸收部分情况所带来的干扰，其利用了超微晶合金材料，在发生源处将问题进行解决，减小干扰、噪音和部分损耗。谐波保护器是一种采用创新科技的特别电路，使用中需在电路中并联，其本身并不消耗任何电量。通过谐波保护器的使用，有效解决了使用过程中成本的降低的问题。

4 结语

在现实生活中，实际工作过程中谐波经常性的会存在不同问题，也容易引发各种不同问题，从而导致损耗严重、性能下降、成本提高、安全性较差等现象。为保证其正常发展，计算机正常运作、通讯设备正常使用，采取混合滤波器是最有效的方法，通过有源滤波器和无缘滤波器的混合使用，解决发展中所存在的不同难题，解决谐波带来的问题，从而使得工作效率加强，通讯设备正常使用，运行时效率提升，损耗减小，从而降低成本，达到经济利益最大化，从而体现谐波治理措施在建筑电气设计中的应用价值。综上，混合滤波器是解决滤波问题的最有效措施。

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